Introduction
Le battage vibratoire constitue une méthode d'installation importante pour les pieux en tubes d'acier, plus rapide et plus sûre que le battage à percussion traditionnel.. Cependant, soumis à une interaction dynamique complexe sol-structure lors de l'insertion oscillatoire, les pieux tubulaires sont sensibles aux ruptures de flambage par instabilité qui peuvent empêcher d'atteindre la profondeur terminale. Cette étude vise à évaluer numériquement le comportement au flambement en utilisant l'analyse par éléments finis avec des modèles de sol calibrés., ouvrant la voie à de meilleurs conseils sur les dimensions des pieux, aptitude aux conditions du sol, et commandes de conduite.
Mécanismes de flambage
Plusieurs modes de flambement potentiels existent lors de l'installation vibratoire en fonction des propriétés du sol et des paramètres de conduite.. Le flambement global implique une déformation latérale sur toute la longueur encastrée, entraîné par une résistance du sol qui dépasse la capacité critique de flambement. Le flambage local provoque un flambement vers l'intérieur de la paroi du pieu aux profondeurs de concentration des contraintes.. Les équations de conception empiriques existantes ne tiennent pas compte des mécanismes transitoires, notamment:
- Effets inertiels des fréquences d'excitation oscillatoires
- Variations de résistance du sol en fonction de la vitesse de déformation
- Chargement et déchargement latéraux cycliques du sol
Approche de modélisation numérique
Élucider ces interactions complexes, un modèle dynamique d'éléments finis a été développé à l'aide d'ABAQUS. La géométrie des pieux en acier comprenait un diamètre de 600 mm, 20élément de tuyau de m de long modélisé avec des éléments de coque. Le volume de sol environnant s'étendait latéralement sur 20 m et jusqu'à 30 m de profondeur, maillé avec des éléments solides 3D à 8 nœuds. Les éléments d'interface le long de la limite pieu-sol représentaient le chargement de friction dynamique. Les conditions géostatiques initiales pour la couche d'argile de 10 m d'épaisseur ont été définies à l'aide des paramètres de sol issus d'essais triaxiaux.. Un bouchon de terre cylindrique a été intégré dans le tas représentant le sol remanié.. Le comportement au flambement a été évalué à l'aide de solutions dynamiques implicites lorsque le pieu était inséré sous des excitations vibratoires prédéfinies correspondant aux systèmes offshore..
Exemples de données
Exemples d'ensembles de données inclus:
- Journal d'essai d'installation sur le terrain de la résistance des pieux, accident vasculaire cérébral, taux d'insertion vs profondeur
- Dimensions des pieux, propriétés des matériaux, résultats des analyses de sol sur le site d'essai
- Pieux excavés affichant les modes de flambement et les conditions du sol déclenchant la rupture
- Instrumentation de fond mesurant les pressions du sol, accélérations pendant la conduite
- Inspection post-conduite à l'aide de techniques telles que le profilage laser 3D pour capturer les géométries
Comparaison de la surveillance sur le terrain aux résultats de modèles numériques visant à valider les capacités de simulation et à calibrer les définitions du comportement du sol.
Exemples de résultats
Des simulations d'un pieu de pipeline enfoncé à travers de l'argile de mort-terrain rigide jusqu'à une couche de sable portante à l'aide des propriétés du sol mesurées sont présentées dans la figure. 1. Un flambage global s'est produit à 12 m en raison d'une forte augmentation de la résistance. Le flambage local s'est initié d'abord à environ 4 m de profondeur, où les contraintes ont culminé dans un renflement en corrélation avec un pieu de terrain creusé sur le site.. Pressions dynamiques du sol développées le long du pieu au cours de chaque cycle, conformément aux données des capteurs de terrain.
Figure 1. Résultats de flambement montrant (un) forme du poil, (b) pressions du sol
au cycle de profondeur de 4 m
Comparaisons et validation
Validations clés incluses:
- Les profondeurs de flambement correspondent à 0,5 m près entre les pieux modélisés et excavés
- Pressions du sol sur le terrain et dans le modèle convenues dans une plage de 15 kPa en profondeur
- Les tendances dynamiques de résistance au fil des cycles étaient cohérentes entre les essais sur le terrain et les modèles
Des études de sensibilité ont ensuite exploré la dépendance du comportement de flambage aux paramètres d'installation tels que l'amplitude/fréquence de la course ainsi qu'au type de sol.. La conduite optimisée a été évaluée pour éviter les ruptures de flambement dans des conditions limites.
Conclusions
La modélisation numérique s'est avérée capable de capturer les phénomènes de flambage dynamique dans les pieux en tubes d'acier soumis à une installation vibratoire.. Les effets de l'interaction sol-structure ont été révélés par comparaison directe avec les données de surveillance sur le terrain. Avec un raffinement supplémentaire, l'approche validée peut optimiser les dimensions des pieux, évaluer la pertinence de l'installation, et développer des commandes de conduite dynamique – permettant une sécurité accrue, battage vibratoire plus efficace des fondations sur pieux.
L’utilisation de pieux tubulaires dans la construction de fondations est un choix populaire depuis de nombreuses années. Les pieux tubulaires sont utilisés pour transférer la charge d’une structure vers une structure plus profonde, couche de sol ou de roche plus stable.
Avantages des fermes de tuyaux L'utilisation de fermes de tuyaux dans la construction offre plusieurs avantages notables: Résistance et capacité de charge: Les fermes de tuyaux sont réputées pour leur rapport résistance/poids élevé. Les tuyaux interconnectés répartissent les charges uniformément, résultant en une structure robuste et fiable. Cela permet la construction de grandes portées sans avoir besoin de colonnes ou de poutres de support excessives..
La norme pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides dépend du pays ou de la région dans laquelle vous vous trouvez., ainsi que l'application spécifique. Cependant, Certaines normes internationales largement utilisées pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont: ASTMA106: Il s'agit d'une spécification standard pour les tubes sans soudure en acier au carbone destinés à un service à haute température aux États-Unis.. Il est couramment utilisé dans les centrales électriques, raffineries, et autres applications industrielles où des températures et des pressions élevées sont présentes. Il couvre les tuyaux de qualité A, B, et C, avec des propriétés mécaniques variables selon la nuance. API 5L: Il s'agit d'une spécification standard pour les conduites utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière.. Il couvre les tubes en acier sans soudure et soudés pour les systèmes de transport par pipeline, y compris les tuyaux pour le transport du gaz, Eau, et de l'huile. Les tuyaux API 5L sont disponibles en différentes qualités, comme X42, X52, X60, et X65, en fonction des propriétés du matériau et des exigences de l'application. ASTMA53: Il s'agit d'une spécification standard pour les tuyaux en acier noir et galvanisés à chaud sans soudure et soudés utilisés dans diverses industries., y compris les applications de transport de fluides. Il couvre les tuyaux en deux qualités, A et B, avec des propriétés mécaniques et des utilisations prévues différentes. DEPUIS 2448 / DANS 10216: Il s'agit de normes européennes pour les tubes en acier sans soudure utilisés dans les applications de transport de fluides., y compris l'eau, gaz, et autres fluides. En savoir plus
Les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont conçus pour résister à différents types de corrosion en fonction du matériau utilisé et de l'application spécifique.. Certains des types de corrosion les plus courants auxquels ces tuyaux sont conçus pour résister comprennent: Corrosion uniforme: C'est le type de corrosion le plus courant, où toute la surface du tuyau se corrode uniformément. Pour résister à ce type de corrosion, les tuyaux sont souvent fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable ou doublé de revêtements protecteurs. Corrosion galvanique: Cela se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte., conduisant à la corrosion du métal le plus actif. Pour éviter la corrosion galvanique, les tuyaux peuvent être faits de métaux similaires, ou ils peuvent être isolés les uns des autres à l'aide de matériaux ou de revêtements isolants. Corrosion par piqûres: Les piqûres sont une forme localisée de corrosion qui se produit lorsque de petites zones à la surface du tuyau deviennent plus susceptibles d'être attaquées., conduisant à la formation de petites fosses. Ce type de corrosion peut être évité en utilisant des matériaux à haute résistance aux piqûres., tels que les alliages d'acier inoxydable avec du molybdène ajouté, ou en appliquant des revêtements de protection. Corrosion caverneuse: La corrosion caverneuse se produit dans des espaces étroits ou des espaces entre deux surfaces, tel En savoir plus
Écrans en fil de cale, également connu sous le nom d'écrans en fil profilé, sont couramment utilisés dans diverses industries pour leurs capacités de criblage supérieures. Ils sont construits à partir de fil de forme triangulaire,
2 7/8dans J55 K55, le tuyau de cuvelage de puits perforé est l'un des principaux produits de nous en acier, ils peuvent être utilisés pour l'eau, huile, champs de forage de puits de gaz. Les épaisseurs peuvent être fournies entre 5,51 et 11,18 mm en fonction de la profondeur du puits du client et des propriétés mécaniques requises.. Normalement, ils sont fournis avec un raccord fileté, comme NUE ou EUE, qui sera plus facile à installer sur le site. La longueur des tuyaux de tubage perforés de 3 à 12 m est disponible pour les différentes hauteurs des plates-formes de forage du client.. Le diamètre du trou et la zone ouverte sur la surface sont également personnalisés. Les diamètres de trous populaires sont de 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, etc..
